一种UV光固化纳米金属导电油墨制造技术

本发明专利技术公开了一种UV光固化纳米金属导电油墨。该UV光固化纳米金属导电油墨由纳米金属材料、UV单体、UV齐聚物、UV引发剂、UV产碱剂和其他助剂构成。纳米金属材料的质量份为70～95，UV单体的质量份为2～25，UV齐聚物的质量份为0～10，UV引发剂的质量份为0.1～3，UV产碱剂的质量份为0.5～5，其他助剂的质量份为0～2。本发明专利技术UV光固化纳米金属导电油墨配方组成结合UV产碱剂和纳米金属材料的特点，实现了只用普通UV光辐射完成高性能电路的制备，无需其他任何形式的高温或红外加热。显著减少了导电油墨印后处理时间，同时适用于温度敏感性的承印基材，拓展了导电油墨的应用领域。

【技术实现步骤摘要】
一种UV光固化纳米金属导电油墨
本专利技术属于导电油墨制备
，特别涉及一种UV光固化纳米金属导电油墨，具体是一种仅需印刷工业领域常用UV灯进行固化的导电油墨，印刷固化后不再需要加热处理既能够实现良好的导电性能。
技术介绍
导电油墨是现代电子工业领域中重要的电子材料之一，主要应用于印刷导电点和导电线路之中，在薄膜电路、电子元器件、电磁屏蔽、太阳能、触摸屏以及传感电极等领域具有重要的应用。目前主要的导电油墨有银系导电油墨、金系导电油墨、铜系导电油墨以及碳系导电油墨等，由于银在电导率、稳定性及价格方面的平衡优势，使得银系导电油墨在电子工业领域应用更为广泛。随着微电子技术的发展，为了印刷制备更佳精细的电路，以及为了进一步兼容数字化打印工艺，基于纳米银开发导电油墨成为技术开发热点。常规纳米银导电油墨印刷后需要经过表面干燥和烧结两步印后固化工艺才能够实现良好的导电性能，仅仅印刷表面干燥后不能达到需要的导电性能。因此，为了进一步实现纳米银导电油墨的电学性能，相继出现了热固化、红外(IR)因此开发快捷的印后处理两部导电油墨印后需要各种处理，包括加热、红外(ChristopherJ.Tuck,ACSAppliedmaterials&Interfaces,2017,vol9,p6560-6570)、脉冲烧结(Moon,CJetal,THINSOLIDFILM,2017,vol629,p60-68)、电磁波(UlrichS.Schubertetal,Adv.Mater.2012,vol24,p3993-3998)以及化学烧结(ShlomoMagdassi,ACSNano,2010,vol4,p1943-1948)等，但是上述印后处理工艺提高了印后处理成本，包括近红外、脉冲固化等设备造价高昂，甚至诸如化学烧结在工艺领域难以实施。在对导电油墨材料的研究和实践过程中，本专利技术的专利技术人发现：吸附有聚乙烯吡咯烷酮的纳米金属材料，在碱性环境中聚乙烯吡咯烷酮会发生脱吸附，致使没有表面保护的纳米金属颗粒发生团聚、粘连，从而形成连续的导电通路，专利技术人创新性引入UV光致产碱剂，UV光照射过程中，既完成了导电油墨的固化成型，又使得纳米金属颗粒表面发生脱吸附，形成连续的导电通路。
技术实现思路
本专利技术提供一种UV光固化纳米金属导电油墨，仅需印刷工业领域常用UV灯进行固化，固化后不再需要加热处理既能够实现良好的导电性能。所述的UV光固化纳米金属导电油墨组成如下：序号名称质量份1纳米金属材料70～952UV单体2～253UV齐聚物0～104UV引发剂0.1～35UV产碱剂0.5～56助剂0～2所述的UV光固化采用的UV灯为LED-UV灯，波长为365nm或395nm，功率为2～20W/平方厘米。所述的纳米金属材料为纳米银、纳米铜、纳米金、纳米铂、纳米钯、纳米镍中的一种或几种。所述的纳米金属材料表面吸附有聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，聚乙烯吡咯烷酮质量含量不超过纳米金属材料的5wt％。所述的UV单体分散表面吸附有聚乙烯吡咯烷酮的纳米金属材料。所述的UV单体包括但不限于丙烯酰吗啉(ACMO)、羟乙基丙烯酰胺(HEAA)、4-羟丁基丙烯酸酯(4-HBA)、羟乙基丙烯酸酯(HEA)、甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)、二甲基丙烯酰胺(DMAA)、丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、羟基环己基丙烯酸酯、羟基苯氧丙基丙烯酸酯、羟基苄氧丙基丙烯酸酯中的一种或几种。所述的UV齐聚物溶解于UV单体中。所述的UV齐聚物包括但不限于聚乙二醇丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、超支化丙烯酸树脂中的一种或几种。所述的UV引发剂包括但不限于2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)、2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯(TOP-L)、4-二甲胺基-苯甲酸乙酯(EDB)、异丙基硫杂蒽酮(ITX)、1-羟基环已基苯基甲酮(184)，二苯基碘鎓盐六氟磷酸盐(810)、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(819)中的一种或几种。所述的UV产碱剂包括但不限于9-蒽甲基N,N-二乙基氨基甲酸酯(CASNO.1228312-05-7)、(E)-1-[3-(2-羟苯基)-2-丙烯酰基]哌啶(CASNO.1203424-93-4)、2-(3-苯甲酰基苯基)丙酸胍盐(CASNO.1418139-48-6)、1-(蒽醌-2-基)咪唑甲酸乙酯(1418139-51-1)、2-硝基苯基甲基甲基丙烯酰基哌啶氧基-1-羧酸盐(CASNO.1292812-05-5)、乙基蒽醌N，1-二环己基氨基甲酸酯(CASNO.1421440-01-8)、2-(3-苯甲酰苯基)丙酸二环己基铵盐(CASNO.24021-57-6)、2-(3-苯甲酰苯基)丙酸环己基铵盐(CASNO.81928-83-8)、9-蒽基甲基,N-二环己基氨基甲酸酯(CASNO.1421440-13-2)中的一种或几种。所述的助剂包括成膜剂、流变剂、附着力促进剂中的一种或几种。所述的成膜剂选自乙二醇苯醚、丙二醇苯醚、十二碳醇酯、十六碳醇酯中的一种或几种；所述的附着力促进剂为BYK4510、道康宁Z-6040中的一种或两种；所述的流变剂为聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙基纤维素中的一种或两种。所述的UV光固化纳米金属导电油墨在射频天线、电路板、显示屏、太阳能及传感器中的电路制备的应用。所述的UV光固化纳米金属导电油墨经UV固化后已经实现良好的导电性能，不需要再经过烘箱加热、红外或脉冲等进行处理，经UV固化后电导率范围为相应块体金属电导率的0.01～0.5，对承印基材的兼容度高，即使温度敏感型的承印基材也同样适用。附图说明图1为实施例1光固化后的纳米银扫描电镜形貌图。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1UV光固化纳米银导电油墨，包括表面吸附聚乙烯吡咯烷酮的纳米银95质量份(纳米银的质量百分含量为98.7％)，二甲基丙烯酰胺(DMAA)2质量份，聚氨酯丙烯酸酯0.7质量份，2,4,6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯(TOP-L)1质量份，9-蒽甲基N,N-二乙基氨基甲酸酯1.2质量份，附着力促进剂道康宁Z-6040为0.1质量份。使用波长为365nm，功率为20W/平方厘米的普通LED-UV灯对导电油墨进行光固化。光固化后的导电油墨的电导率为3.0×107S/m(常温下银的电导率为6.3×107S/m)。光固化后的纳米银扫描电镜形貌如图1所示，可以看出在碱性环境中聚乙烯吡咯烷酮会发生脱吸附，致使没有表面保护的纳米金属颗粒发生团聚、粘连，从而形成连续的导电通路。对比例1按照实施例1的方法，不同的是，不添加UV产碱剂9-蒽甲基N,N-二乙基氨基甲酸酯，其余条件相同制得导电油墨。使用万用表进行测试，电路不导电。实施例2UV光固化纳米银导电油墨，包括表面吸附聚乙烯吡咯烷酮的纳米银70质量份(纳米银的质量百分含量为98.8％)，丙烯酰吗啉(ACMO)25质量份，超支化丙烯酸树脂0.5质量份，苯基双(2,4,6-三甲基苯甲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种UV光固化纳米金属导电油墨，其特征在于，所述的一种UV光固化纳米金属导电油墨组成如下：

【技术特征摘要】
1.一种UV光固化纳米金属导电油墨，其特征在于，所述的一种UV光固化纳米金属导电油墨组成如下：序号名称质量份1纳米金属材料70～952UV单体2～253UV齐聚物0～104UV引发剂0.1～35UV产碱剂0.5～56助剂0～22.根据权利要求1所述的UV光固化纳米金属导电油墨，其特征在于，所述的UV光固化采用的UV灯为LED-UV灯，波长为365nm或395nm，功率为2～20W/平方厘米。3.根据权利要求1所述的UV光固化纳米金属导电油墨，其特征在于，所述的纳米金属材料为纳米银、纳米铜、纳米金、纳米铂、纳米钯、纳米镍中的一种或几种；所述的纳米金属材料表面吸附有聚乙烯吡咯烷酮，聚乙烯吡咯烷酮质量含量不超过纳米金属材料的5wt％。4.根据权利要求3所述的UV光固化纳米金属导电油墨，其特征在于，所述的UV单体分散表面吸附有聚乙烯吡咯烷酮的纳米金属材料，所述的UV单体包括但不限于丙烯酰吗啉、羟乙基丙烯酰胺、4-羟丁基丙烯酸酯、羟乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯、二甲基丙烯酰胺、丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、羟基环己基丙烯酸酯、羟基苯氧丙基丙烯酸酯、羟基苄氧丙基丙烯酸酯中的一种或几种。5.根据权利要求1所述的UV光固化纳米金属导电油墨，其特征在于，所述的UV齐聚物溶解于UV单体中，所述的UV齐聚物包括但不限于聚乙二醇丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、超支化丙烯酸树脂中的一种或几种...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴业，王海燕，宋延林，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11